以競賽為抓手培養學生多學科交融能力的研究

董海燕，楊特育

(合肥學院 基礎教育與實訓中心，安徽 合肥 230601)

學生多學科融合能力，要求學生具備多種學科基礎知識，并能將這些學科知識融合在一起形成一種創新能力。我國工程教育專業認證明確規定畢業生必須具備多學科融合能力。[1]培養學生多學科融合能力是新時代對人才能力的要求。學科競賽是多種學科的有效融合，能充分體現學生的創新思維能力，是檢驗學生創新創業和多學科融合能力的重要手段。

一、多種學科融合的關鍵因素和體現

1.循序漸進式學科建設是多學科融合的基礎

多學科融合需要學生具備多種學科基礎知識，將多種學科知識融合在一起，形成一種創新能力，這種能力的培養需要學生平時在各階段、各層次中訓練，包括一些基礎實驗操作，鍛煉實踐動手能力。在基礎階段，開設一些內容相對簡單、知識面相對單一的驗證性實驗，如通過電路、數字電路、模擬電路等不同學科基礎實驗知識的學習，讓學生掌握一些元器件特性、基本原理，常用電子儀器儀表的使用。該階段注重培養學生的思維能力和動手能力的提升，將電路、數字電路、模擬電路等學科知識進一步升華。將這幾門學科融合在一起，體現解決多學科融合能力、協作團隊能力和學生動手能力。[2]通過競賽，將之前所學各學科知識深度融合在一起，如：機器人大賽需要參賽學生團隊具備軟件編程能力、硬件設計能力、機械平衡設計能力、邏輯思維能力等學科知識；省級創新創業訓練計劃需要參賽團隊具備產品設計的專業能力、市場營銷能力、會計預估能力、企業策劃能力等。通過每一種競賽將涉及到的學科知識融合到一起，由淺入深，循序漸進形成一種合力，才能有更好的創新思維。

2.實踐教學是多學科融合的有效途徑

學生多學科融合能力的體現在于實踐，實踐是實現多學科融合的路徑。競賽、創新大賽、創新創業訓練計劃等都是學生實踐能力的體現。根據這種內在關聯，通過對多學科融合問題的多學科實踐融合、思維訓練、實踐操作，讓多學科競賽變成工程應用的一個平臺。依據多學科融合問題的特點，建立不同學科競賽的學科知識平臺，常見的校內外實踐平臺如下：

解決多學科融合問題的有效途徑是：以實踐教學為手段，通過實踐教學的基礎階段、提升設計階段、創新設計階段、綜合設計階段，循序漸進式的提升學生能力。具體的：實驗大綱要緊扣專業要求，結合理論教學，依據人才培養方案，合理設置實驗項目。如：對于專業性要求不高的實驗，主要以增加其對理論知識的理解為目標，完成實驗儀器的基本應用和操作。而對于那些專業性要求較高的理工科學生而言，實踐教學的目的在于培養學生綜合能力運用上。尋求解決問題的方法，通過一些工程中典型技術典范，幫助學生觀察、分析問題。[3]鍛煉學生勤于思考，敢于創新的思維方式和能力，提升學生的科研水平，為后期解決多學科融合問題奠定基礎。

3.學科競賽是培養多學科融合能力和素養的有效方式

如何在多學科交叉融合的背景下，建立長期合作發展的特色化實驗教學體系，培養大學生工程能力和職業素養，教學內容按照教師對課本知識點的講述和重難點的分配來帶領學生進行實踐操作。以競賽為抓手的多學科融合方式，能夠很好達到上述效果。競賽使各學科學生的綜合能力和工程素養得到提高。將學科競賽和學生綜合能力和工程素養之間的關聯做了一些整合，具體見圖2。

從圖2可知，競賽是多學科融合的體現，也稱之為多學科融合競賽，它促進了教師科研項目、學生基礎實踐能力培養，提升學生應變競賽能力，學生工程意識實踐能力，學生精益求精工匠精神，達到以競賽為抓手，實現多學科融合，促進學生工程能力，工程意識培養，提高創新、協作能力。例如省級大學生創新創業訓練計劃項目，既需要有懂技術的專業學生，諸如電子方面的電路設計、計算機方面的軟件編程、產品結構機械制造；又需要有懂市場評估的市場銷售人員、財務預算的財務計劃人員、法律知識的法律顧問，還要具有洞察力較強的風險預估人員。學生只有把自己當成公司的一份子擔任自己的一份責任，才能真正鍛煉學生的多學科融合、相互合作的團隊精神，充分發揮團隊的積極性、主動性，培養他們的工程意識和素養能力。[4]

二、依據實驗中心多學科優勢，構建多種學科競賽平臺

目前，我國高校都在實施“雙能型”人才培養目標。[5]下文以合肥學院基礎教學實訓中心為例實際探討其構建學科競賽平臺的做法。合肥學院基礎教學實訓中心依據計算機實驗室、金工實習、電工電子實驗等多個實訓項目，建設具有集電子、計算機、機械為一體的綜合型競賽平臺。模擬競賽現場，將創新、實踐與工程相結合，主要從軟硬件兩方面模擬競賽所需要的實際場景。例如機器人大賽需要搭建舞臺，有相應的機器人和電腦設備、投影儀、網絡等。大學生創新創業實際工廠場景可以結合金工實習基地，模擬工廠實際加工過程。挑戰杯競賽，需要借助電子系的電工電子實訓環節，做出相應的線路板，然后設計具體的作品。競賽要利于學生自主創業，充分發揮主觀能動性。

1.中心競賽實訓體系的構建原則

(1)專業性原則。競賽實驗實訓平臺以專業為主體進行構建，把相關或相近專業分類到同一個實訓平臺，實現統一、規范化管理，增加多個相關專業共同創建工程的可能性。中心實訓平臺將機械、化工、生物等相關專業統一納入非電類專業，利用專業之間的相關性進行創新創業競賽訓練，如生物系的小型加工廠(可以制作月餅、蛋糕、餅干等食品)，就運用了化工、機械、電子等多個專業知識。

(2)特色性原則。特色是高校的招牌和名片，每個高校都希望自己成為專業的帶領者，起引領作用。中心實驗實訓把不同專業的實訓、競賽綜合在一起，形成多學科融合，將課本理論知識運用到多學科融合中去，起到校企銜接作用，為學生將來解決各種競賽問題提供強有力的保障。[5]

(3)操作性原則。競賽實驗實訓平臺是理論與實踐結合的升華，是學生與教師的配合，是體現可操作性的重要體現。競賽平臺既要有理論教學，又要有實踐操作，是體現學生創新能力和創意思維的結合體，是實現產教融合的重要方式。

(4)持續性原則。競賽實驗實訓平臺將不同專業的特色與要求結合到一起，跟隨學科的變化不斷的更新，實現不斷創新和與時俱進，適應高速變化的時代。

2.中心競賽管理體系建設

多學科融合競賽要想取得好成績，必須有一個健全的管理體系，才能確保競賽順利進行，具有傳承性，從管理體制上讓競賽得以保障。具體體現在以下幾個方面：

(1)建立中心與大學生創新創業中心對接工作。中心設立大學生創新創業中心和項目負責人直接的對接工作，包括學院競賽的宣傳，鼓勵教師通過第二課堂形式帶學生參加各項競賽，支持教師帶隊在競賽過程中遇到困難進行協調工作。各帶隊競賽負責人負責競賽的具體開展工作，包括組織競賽隊伍，指導學生訓練，負責帶隊過程中的各項安全和經費管理等。

(2)挑選針對性強的專業教師進行指導。多學科融合競賽需要教師具備多方面才能和較強的專業素養，包括較高的政治覺悟和對學生的熱愛都離不開教師的奉獻精神，建立教師指導團隊，對優秀的指導教師進行表彰，在指導團隊中開展定期培訓，指導教師之間相互促進。

(3)競賽隊伍中實現自管政策。在競賽訓練中，除了指導教師對競賽中隊員進行管理指導外，還可以在隊伍中設立一個團隊負責人，替補指導教師不在現場時的臨時管理工作，包括競賽場所水電等安全工作。

(4)經費保障制度。各科競賽必須提供競賽費用基本保障，包括競賽過程的耗材、競賽設備以及維修維護，確保競賽各個環節順利進行。

三、以多學科融合為基礎，完善學科競賽

以多學科融合為基礎，建立多學科混合型實驗競賽符合高等學校本科教學質量與教學改革的發展方向。近年來，大學生創新創業及學科競賽日新月異，各高校在學生競賽這塊投入都很大，而具有綜合型學科競賽更是發展目標。例如：機器人競賽，涉及到機械系的制圖、計科系的編程，電子系的元器件設計等。實驗部分涉及到計算機、金工以及電工電子實驗。因此，建立多學科的復雜型綜合實驗實訓平臺對學科競賽至關重要。

1.合理規范實驗室制度

多學科融合實訓是一項綜合能力強，涉及面廣的系統工程，包含不同專業學生之間的配合、多門課程實訓指導教師之間的協調工作、各個實驗室的調配工作，等等。實訓室需要制定合理規范的實驗室制度，依據人才培養方案，針對不同專業要求的實訓難易進行分類，對于專業要求較高的專業實行多層次訓練。以基本實訓為基礎，創建多層次，全方位覆蓋各學院、專業的學科實訓體系，形成綜合型實訓、專項實訓、基礎實訓并舉，實現“四層三維”學科綜合型實訓體系。[6]

2.建立師生參與多學科融合訓練及相關競賽激勵政策

學生是實施實驗實訓的主體，也是參加競賽的主要成員和最大受益者，學校應鼓勵學生進行多學科綜合實驗推廣，組織跨專業競賽，實現團隊合作制度，創建一批范圍廣、知識面寬的團隊。通過突破多學科融合實訓的重難點尋找競賽亮點，采取指導教師統籌，老生教新生，老隊員帶新隊員遞增式隊伍，在專業技術上采取循序漸進的方式。[7]鼓勵學生和教師積極參與其中，有計劃有目標的開展工程實訓和專業競賽。教師是多學科融合訓練和競賽的主導力量，在整個的實訓和競賽中起引導、啟發的作用。學校在進行教學考核、職稱晉升時應該向有此教學經驗的教師傾斜，鼓勵更多的教師加入其中，帶領更多的學生進入多學科融合的應用和科學技術的研發上來，達到提高學生動手實踐能力和解決多學科融合能力的目的。

四、結語

多學科融合問題是工程教育專業認證畢業要求的核心內容，是綜合性學科競賽的基礎。建設多學科融合競賽實驗實訓平臺是實現學科專業競賽的重要途徑。本文通過對學科競賽問題的關鍵因素——多學科融合建立分析，以及與學科競賽相關性的探討，從鍛煉學生實驗實訓的動手能力和創新思維出發，鍛煉學生解決多學科融合問題的能力，以期為同類院校關于多學科融合及學科競賽建設提供一定的借鑒和推廣價值。